谐振频率温度系数可调的金红石型微波介质陶瓷的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种介电常数(εr)介于30-40，品质因子与谐振频率乘积(Qf)接近于30000GHz，谐振频率温度系数(τ?)在±10ppm/℃之间正负可调的金红石型微波介质陶瓷材料，其化学组成为Ga1-xTa1-xTi2xO4，其中0.15≤x≤0.3。本发明公开的微波介质陶瓷化学组成及制备工艺简单，可用于介质谐振器、滤波器等微波器件的制造。
【专利说明】谐振频率温度系数可调的金红石型微波介质陶瓷
【技术领域】
[0001]本发明涉及在微波频率使用的介质基板、谐振器与滤波器等微波元器件的介质陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]微波介质陶瓷是随着上世纪90年代手机等通信设备迅速发展而兴起的一类电子功能材料，主要应用于微波(300 MHz-300 GHz)通讯系统电路中，可以作为介质基板、介质谐振器和滤波器的基本元件，在雷达、卫星通讯和移动电话等设备中有着广泛的应用。高性能微波介质材料在手机通信基站设备中用作谐振器和滤波器；一般要求介质材料的介电常数在20-100以内，品质因子与谐振频率乘积Q/> 10 000 GHz，谐振频率温度系数^接近于0 ppm/°C。高的介电常数L可以使微波电路中器件小型化，Qf大(介电损耗低)有利于提高信号强度和特定范围内可利用的通道数目，从而有效的使用电磁频率空间。T ,接近于0可以使器件工作频率不随环境的温度变化有太大的漂移；实际应用中材料的谐振频率温度系数正负可调，可用于补偿其他组件的温度系数；商业上一般要求谐振频率温度系数在±10ppm/°C之内正负可调。金红石TiO2具有高的介电常数(L~100)和高的品质因子(Qf~50 000 GHz)，但其非常大的谐振频率温度系数(450 ppm/°C)阻碍了其作为微波介质材料的应用 。目前满足介质谐振器和滤波器应用要求的金红石型介质材料缺少。
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种谐振频率温度系数正负可调、低损耗和中介电常数的金红石型微波介质陶瓷及其备方法。
[0004]本发明涉及的金红石型微波介质陶瓷的化学组成为=GahTa1Ji2xO4，其中0.15 ^ X ^ 0.30
[0005]所述的金红石型微波介质陶瓷按以下步骤制备:
(1)将纯度为99.9%以上的Ga2O3, Ta2O5, TiO2的原始粉末按Ga1-JahTi2xO4化学式称量配料；
(2)将步骤(1)原料混合湿式球磨12小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在1100°C大气气氛中预烧12小时；
(3)在步骤(2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在128(Tl320°C 大气气氛中烧结12~24小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液，剂量占粉末总质量的3%。
[0006]本发明制备的金红石型微波介质陶瓷，其制备工艺简单，具有较高品质因子(Q广 30000 GHz)和较高的介电常数(30-40)，同时谐振频率温度系数在± 10ppm/°C之内正负可调，可满足介质谐振器和滤波器应用要求。
【专利附图】
【附图说明】[0007]图1是实施例1、2、3和4的X射线衍射图谱。
【具体实施方式】
[0008]表1示出了构成本发明的不同组成的4个具体实施例及其微波介电性能。其制备方法如上所述，用粉末X射线衍射法对烧结后的陶瓷试样进行物相分析，图1是实施例1、
2、3和4的X射线衍射图谱，结果表明都形成了单一的金红石型物相。用圆柱介质谐振器法进行微波介电性能的评价。
[0009]本发明决不限于以上实施例。组成与烧结温度的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不列举实施例。
[0010]本陶瓷可广泛用于各种介质基板、谐振器和滤波器等微波器件的制造，可满足移动通信、卫星通信等系统的技术需要。
[0011]表1:
【权利要求】
1.一种介电常数(e J在30-40之间，品质因子与谐振频率乘积(Qf)接近30000 GHz, 谐振频率温度系数(Tf)在±10ppm/°C之内正负可调的金红石型微波介质陶瓷，其特征在于所述金红石型微波介质陶瓷的化学组成是Ga1-Ja1-Ji2xO4，其中0.15≤x≤0.3。
2.权利要求1所述的微波介质陶瓷按以下步骤制备:(1)将纯度为99.9%以上的Ga2O3, Ta2O5, TiO2的原始粉末按Ga1-Ja1-Ji2xO4化学式称量配料；(2)将步骤(1)中原料混合湿式球磨12小时，溶剂为蒸馏水，烘干后在1100°C大气气氛中预烧12小时； (3)往由步骤(2)制得的粉末中添加粘结剂并造粒后，再压制成型，最后在 128(Tl320°C大气气氛中烧结12~24小时；所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液，剂量占粉末总质量的3%。
【文档编号】C04B35/622GK103553602SQ201310469358
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】匡小军 申请人:桂林理工大学